[发明专利]一种手腕传感器

说明书

本发明涉及力传感器领域，尤其涉及应用于机器人手腕部位的一种手腕传感器。传感器包括受力环、检测环、支撑环、固定件、连接件、检测感应片和检测电路；固定件将检测环固定在支撑环上方，连接件将检测环和受力环固定连接在一起，且固定件和连接件都是设有检测感应片的。当传感器安装固定后，传感器受力时，视作支撑换相当于固定，受力环直接收到外部作用力，设置在对应位置的连接件和固定件上的检测感应片可分别对检测环弹性变形情况进行检测；从而使得所述传感器结构简单、厚度小且能同时快速实时检测检测XYZ三维正交坐标系中各坐标轴方向的力以及绕各坐标轴的力矩中、关于至少一个轴的力或力矩。

技术领域

本发明涉及力传感器领域，尤其涉及应用于机器人手腕部位的一种手腕传感器。

背景技术

在机器人设计制造领域，为了让机器人能精准灵活的运动，且便于操控者对机器人、工业机械的动作进行控制，各种类型的力传感器被利用。尤其机器人的各个关节处，受力复杂，对力检测如果不实时、精准，操控者不能及时对机器人进行相应的调整和控制，很容易导致机器人出现故障甚至损坏。

现有技术中，小型力传感器被装入作为电子设备输入装置的人机接口。对于用于这种用途的力传感器。为了实现小型化以及降低成本，要求尽量使结构简化的同时，还能够分别独立检测出关于三维空间内的各坐标轴的力。通常所利用的多轴力传感器分类为如下类型：将对机械结构部作用的力的指定的方向成分检测作为在指定的部分产生的位移的类型、以及检测为在指定的部分产生的机械形变的类型、第三类采用变形安装构件，安装于机器上体内，在安装构件内设有多个点位的感应片对力或力矩进行检测。

上述第一类的传感器，检测位移类型的代表例为静电电容元件式力传感器，其由一对电极构成电容元件，并根据电容元件的静电电容值检测由作用的力在其中一个电极上产生的位移。例如，日本特开2004-325367号公报(美国专利第7219561号公报)、日本特开2004-354049号公报(美国专利第6915709号公报)中公开有这种静电电容式多轴力传感器。上述第二种类型的传感器，检测机械形变类型的代表例为应变式力传感器，其是将由作用的力产生的机械形变检测为应变片(strain gauge)等的电阻变化的传感器。例如，日本特开平8-122178号公报(美国专利第5490427号公报)中公开有这种应变式多轴力传感器。但是，上述各专利文献所公开的多轴力传感器中的任一种的机械结构部的厚度都不可避免地增大，装置整体难以薄型化。与其相反，在机器人、工业机械、电子设备用输入装置等领域，希望开发出更薄型的力传感器。因此上述的一类和第二类传感器的应用范围及其有限。

上述第三类类型的传感器，安装构件上设置的感应片或感应点只能对特定作用点的作用力进行检测，如果作用力发生偏移，检测的精准度将收到很大影响，而且该传感器因为感应片的设置位置不合理，在某一个时刻其只能检测当时受力的大小或者力矩的大小，不能同时检测一个力的大小和力矩大小，导致该传感器检测到的数值信息并不完整，而且精准度极其不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提出一种结构简单、尺寸小巧，能同时精准的检测安装位置受到的作用力，在多个方向上力的大小，和单一方向上力和力矩的大小。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种手腕传感器，所述传感器检测XYZ三维正交坐标系中各坐标轴方向的力以及绕各坐标轴的力矩中、关于至少一个轴的力或力矩；